ansys 應(yīng)力腐蝕的案例
螺旋管的橢圓型缺陷應(yīng)力腐蝕仿真 ￥1000
應(yīng)力腐蝕是指在特定應(yīng)力條件下，金屬材料遭受腐蝕破壞的現(xiàn)象。它是由金屬表面與介質(zhì)接觸時的化學(xué)反應(yīng)和材料內(nèi)部的應(yīng)力相互作用導(dǎo)致的。應(yīng)力腐蝕通常發(fā)生在金屬材料表面受到應(yīng)力作用的情況下，同時接觸有特定的化學(xué)介質(zhì)。應(yīng)力可以來自外界應(yīng)力（如拉伸、彎曲、擠壓等），也可以是由材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力引起的。化學(xué)介質(zhì)可以是溶液、氣體或其它特定的環(huán)境條件。應(yīng)力腐蝕的破壞是一種在金屬材料表面出現(xiàn)局部腐蝕和裂紋的形式。這種破壞往往比較隱蔽，因為它通常限制在應(yīng)力集中的區(qū)域，如焊縫、金屬接頭或應(yīng)力集中點等。隨著時間的推移，這些裂紋可能會擴展并最終導(dǎo)致材料的完全破壞。
本案例建立了一帶有橢圓形缺陷的螺旋管模型，如圖1所示，基于COMSOL軟件的固體力學(xué)模塊和二次電流分布模塊模擬仿真了螺旋管在10年腐蝕期間下的應(yīng)力分布和腐蝕厚度，仿真結(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
應(yīng)力分布
腐蝕厚度
圖2 仿真結(jié)果
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
展開 應(yīng)力腐蝕是個什么東西？
材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。如果只有一個方面，應(yīng)力或者介質(zhì)的作用，破壞不會發(fā)生，但當(dāng)二者聯(lián)合作用時，卻能很快發(fā)生開裂。因此，發(fā)生應(yīng)力腐蝕時，應(yīng)力是很低的，介質(zhì)的腐蝕性也是很弱的，也正由于此，應(yīng)力腐蝕經(jīng)常受到忽視，導(dǎo)致“意外”事故不斷發(fā)生，造成巨大危害和損失。
◆分類
1、點腐蝕
是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。
2、晶間腐蝕
晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的邊界，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)域。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。
3、縫隙腐蝕
是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)生于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接觸之處形成。
4、全面腐蝕
是用來描述在整個合金表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時，材料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔(dān)心，因為，這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測它。
◆特點
1、造成應(yīng)力腐蝕破壞的是靜應(yīng)力，遠(yuǎn)低于材料的屈服強度，而且一般是拉伸應(yīng)力。
2、應(yīng)力腐蝕造成的破壞，是脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。
3、只有在特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合時才會造成應(yīng)力腐蝕。
展開 【CAE案例】應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的有限元仿真
圖2 晶體的有限元建模
應(yīng)力腐蝕有兩種不同的類型，一種是沿晶腐蝕，另外一種是穿晶腐蝕，穿晶腐蝕的機理更加復(fù)雜。目前有限元仿真可以對沿晶應(yīng)力腐蝕的過程做出仿真。首先需要確定所有晶粒之間的邊界，從而進(jìn)一步在仿真中得到發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的路徑。如下圖所示找出了所有的晶體邊界。
圖3 開裂路徑的設(shè)置
應(yīng)力腐蝕過程存在著三個階段：潛伏階段、裂紋萌生階段以及裂紋傳播階段。在潛伏階段中，晶體微結(jié)構(gòu)受到應(yīng)力作用和晶間腐蝕作用的影響，但是并沒有裂紋生成。在裂紋萌生階段中，裂紋開始生成，但是裂紋穿透深度很小。之后裂紋逐漸擴展，達(dá)到裂紋傳播階段，此時裂紋擴大至可以穿過整個晶間區(qū)域。有限元仿真的一個難點在于準(zhǔn)確的判斷出不同的晶粒間所處的應(yīng)力腐蝕的階段，為此相關(guān)研究人員開發(fā)出了一套如下圖所示的具體仿真流程。
圖4 應(yīng)力腐蝕開裂仿真流程
仿真過程中可以通過不同晶粒之間的PH值判斷是否發(fā)生氧化。考慮到本研究是基于有限元的斷裂力學(xué)仿真，并沒有引入多物理場。氧化一般會發(fā)生在金屬與水的交界面上，當(dāng)判斷晶粒間出現(xiàn)氧化后，會給晶粒間一個更小的臨界切應(yīng)力，使得裂紋萌生的過程更容易發(fā)生。
首先，需要計算裂紋出現(xiàn)前晶體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力結(jié)果，再根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果，基于開裂準(zhǔn)則來判斷裂紋是否萌生。下圖中展示了（100）（111）（110）晶向交界處的平均等效應(yīng)力計算結(jié)果。
圖5
晶體截面上平均等效應(yīng)力的計算結(jié)果
再依據(jù)開裂準(zhǔn)則可以判斷出裂紋是否萌生和傳播擴展，接下來就可以進(jìn)一步對應(yīng)力腐蝕開裂處的上下邊界進(jìn)行平均等效應(yīng)力計算。下圖展示了發(fā)生應(yīng)力沿晶腐蝕后，每個高斯積分點上的等效應(yīng)力計算值統(tǒng)計結(jié)果。
展開 技術(shù) | 影響鋁合金應(yīng)力腐蝕的主要因素有哪些？
而不同的應(yīng)力作用會產(chǎn)生不同的效果，交變應(yīng)力和環(huán)境共同作用產(chǎn)生腐蝕疲勞，它和固定應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕破裂通常有明顯區(qū)別。通常腐蝕疲勞比應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的后果更嚴(yán)重。此外，加載速度的不同也會影響鋁合金應(yīng)力腐蝕的敏感性。（來源：鋁友社區(qū)）
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則！
ansys后處理該看的那些應(yīng)力
01
應(yīng)力
材料發(fā)生形變時，內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內(nèi)力在一點的集度稱為應(yīng)力 (Stress)，應(yīng)力與微面積的乘積即微內(nèi)力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。我們分析后查看應(yīng)力，目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應(yīng)該就是用萬能壓力機進(jìn)行的單軸破壞試驗吧。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應(yīng)力，總是要和單軸破壞試驗得到的結(jié)果進(jìn)行比對的。所以，當(dāng)有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實體結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，不能僅用單一方向上的應(yīng)力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應(yīng)力值——就出現(xiàn)了強度理論學(xué)說。
材料力學(xué)中的四種強度理論
01
最大拉應(yīng)力強度理論
該理論認(rèn)為，材料破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力，無論何種狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應(yīng)力，則材料斷裂。其中，某點的最大拉應(yīng)力數(shù)值，就是其第一主應(yīng)力數(shù)值。
展開 ANSYS workbench泵殼熱應(yīng)力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)泵殼的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
ansys中的節(jié)點應(yīng)力
我想知道ansys中的節(jié)點應(yīng)力是如何得到的？因為理論上講應(yīng)力應(yīng)該是針對微元體來講的，單純的節(jié)點是不存在應(yīng)力的，那么ansys中結(jié)果所提供的節(jié)點應(yīng)力是怎樣得到的？與單元表所顯示的應(yīng)力往往存在較大差別，那實際進(jìn)行強度分析的時候應(yīng)該以哪個為準(zhǔn)呢？
ANSYS如何提取某一節(jié)點的應(yīng)力時程 ￥100
首先明確ANSYS的節(jié)點附加在單元上，可以通過選擇單元上節(jié)點的方法提取節(jié)點應(yīng)力。
1 確定節(jié)點所在單元，顯示節(jié)點編號。
例單元號8560，節(jié)點號8678。
2 進(jìn)入TimeHist Postpro, 定義變量。
3變量顯示。
付費內(nèi)容為相關(guān)命令流。
ANSYS workbench中的應(yīng)力到底對應(yīng)什么（一）
在 ANSYS Workbench 中，“應(yīng)力”（Stress）是結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中最核心的結(jié)果，它對應(yīng)物體內(nèi)部因外力、約束或溫度變化等因素產(chǎn)生的內(nèi)力分布強度，具體反映了材料抵抗破壞變形的程度。
1. 應(yīng)力的物理本質(zhì)
從力學(xué)角度，應(yīng)力是物體內(nèi)部某一點處 “內(nèi)力” 與 “受力面積” 的比值，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
σ = F / A（σ 為應(yīng)力，F(xiàn) 為內(nèi)力，A 為受力面積）
當(dāng)物體受到外部載荷（如拉力、壓力、扭矩等）或約束限制時，內(nèi)部會產(chǎn)生抵抗變形的內(nèi)力，應(yīng)力就是這種內(nèi)力在微觀層面的 “強度體現(xiàn)”。
例如：一根鋼桿受拉力時，內(nèi)部原子間會產(chǎn)生吸引力抵抗拉伸，應(yīng)力越大，意味著原子間的 “拉扯力度” 越強。
2.
展開 ANSYS workbench中的剪切應(yīng)力到底是什么（三）
在 ANSYS Workbench 中，剪切應(yīng)力（Shear Stress） 是指物體內(nèi)部平行于截面方向的應(yīng)力分量，反映材料在平行于受力面方向上的 “錯動趨勢” 或 “剪切變形阻力”。它與正應(yīng)力（垂直于截面的應(yīng)力）共同構(gòu)成了材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)。
正應(yīng)力 σx：表示X方向的正向應(yīng)力
切應(yīng)力 Txy：表示垂直于X軸的平面上方向沿Y方向的切應(yīng)力
1.剪切應(yīng)力的物理意義
從力學(xué)本質(zhì)上看，剪切應(yīng)力是由于物體受到平行于表面的力（剪切力）作用而產(chǎn)生的：
? 當(dāng)外力試圖讓材料的兩部分沿平行方向相對滑動時（如剪刀剪斷物體），材料內(nèi)部會產(chǎn)生抵抗這種滑動的內(nèi)力，單位面積上的這種內(nèi)力就是剪切應(yīng)力。
? 單位為帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa），與正應(yīng)力單位一致。
2.Workbench 中剪切應(yīng)力的表現(xiàn)形式
在 Workbench 的結(jié)構(gòu)分析（如靜力學(xué)分析）中，剪切應(yīng)力如何表達(dá)，通過以下案例來理解。設(shè)置一個橫梁受到上面力的作用，則截面會產(chǎn)生剪切效果，計算后查看結(jié)果
那么根據(jù)理解，剪切應(yīng)力最大的應(yīng)該發(fā)生在平行于ZY平面的截面上，那么提取結(jié)果應(yīng)該看YZ的剪切應(yīng)力，提取結(jié)果如下
發(fā)現(xiàn)YZ結(jié)果并非理解的剪切應(yīng)力的云圖，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，剪切應(yīng)力的大小遵循材料力學(xué)定義的方向，如下圖所示
結(jié)果提取Txy之后的應(yīng)力可以發(fā)現(xiàn)結(jié)果和理解的相同.
切應(yīng)力 Txy：表示垂直于X軸的平面上方向向Y方向的切應(yīng)力，以X的正方向來截取左側(cè)的截面為參考
τ_xy：平行于 XY 平面，方向沿 x 軸在 y 方向的錯動（或 y 軸在 x 方向的錯動）；
（分量符號的第一個下標(biāo)表示應(yīng)力作用面的法線方向，第二個下標(biāo)表示應(yīng)力方向。例如 τ_xy 表示：作用在法線沿 x 軸的截面上，方向沿 y 軸的切應(yīng)力。）
展開 應(yīng)力集中問題與ANSYS驗證
在工程上，應(yīng)力集中的程度用局部最大應(yīng)力σmax與該截面上的名義應(yīng)力σnom的比值來表示，即
Ktσ=σmax/σnom
Ktσ稱為理論應(yīng)力集中系數(shù)。下面，我們將通過一個典型應(yīng)力集中問題——帶孔平板，使用ANSYS軟件求出最大應(yīng)力和應(yīng)力分布圖，并與彈性理論計算的結(jié)果進(jìn)行比較：
根據(jù)彈性力學(xué)知識，孔邊環(huán)向正應(yīng)力的大小是無孔時的3倍，隨著遠(yuǎn)離孔邊而極速趨近于q。
ANSYS求解：
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應(yīng)力模型計算，所以建模時必須要將橫截面建立在xy平面上。建立一個邊長為20mm×10mm的平面模型，中間孔的直徑為2mm。我們將模型分為四部分，方便在每部分的邊界上設(shè)置Path，從而繪制應(yīng)力曲線。由于該模型同時關(guān)于X軸和Y軸對稱，我們也可以使用四分之一模型建模。此處筆者使用完整模型。建立完成以后，使用share命令共享拓?fù)洌缓簏c擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：設(shè)置分析類型（2D）。
在Project Schematic中的空白處點擊右鍵，選擇Properties，打開Properties of Project Schematic。單擊項目中的A3（Geometry）欄，在Propertiesof Project Schematic A3: Geometry中將AnalysisType切換為2D。（若Analysis Type為3D，則導(dǎo)入平面幾何后軟件將使用殼單元計算。）
展開 
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則
ansys后處理該看的那些應(yīng)力
01
應(yīng)力
材料發(fā)生形變時，內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內(nèi)力在一點的集度稱為應(yīng)力 (Stress)，應(yīng)力與微面積的乘積即微內(nèi)力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。我們分析后查看應(yīng)力，目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應(yīng)該就是用萬能壓力機進(jìn)行的單軸破壞試驗吧。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應(yīng)力，總是要和單軸破壞試驗得到的結(jié)果進(jìn)行比對的。所以，當(dāng)有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實體結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，不能僅用單一方向上的應(yīng)力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應(yīng)力值——就出現(xiàn)了強度理論學(xué)說。
材料力學(xué)中的四種強度理論
01
最大拉應(yīng)力強度理論
該理論認(rèn)為，材料破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力，無論何種狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應(yīng)力，則材料斷裂。
展開 Ansys Workbench應(yīng)力線性化過程
首先，要進(jìn)行應(yīng)力線性化，必須定義適當(dāng)?shù)穆窂剑趍odel標(biāo)簽上右鍵插入Construction Geometry，如下圖：
2. 選擇后，Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項，在選項上右鍵插入path，如下圖：
3.
插入路徑后，顯示如下圖所示路徑的Detail選項卡，黃色區(qū)域是對路徑的定義區(qū)域【默認(rèn)的，face模式，則取點為面中心，
edge模式，取點為其中點，vertex模式，取點為模型上存在的點，坐標(biāo)模式，取點為鼠標(biāo)點擊的模型表面任一點，選中的點都可以Detail項中的x，y，z坐標(biāo)值進(jìn)行調(diào)整】
4. 定義好的路徑如下圖所示
5. 定義好路徑后，在標(biāo)簽【Solution】上右鍵插入應(yīng)力線性化選項，或者點中【Solution】后，在快捷欄選擇一種應(yīng)力線性化，效果是一樣的，如下圖所示
6. 插入應(yīng)力線性化選項后，出現(xiàn)如下圖所示的Detail選項卡，黃色為預(yù)選的路徑
定義好的路徑會在這里顯示，選擇一個作為當(dāng)前線性化路徑
7. 線性化的結(jié)果示例。
展開 Ansys 查看高斯點上的應(yīng)力
許多時候我們需要在ANSYS中查看高斯點上的應(yīng)或者和應(yīng)變，然而我們看到的節(jié)點上的應(yīng)力或者應(yīng)變通常是由高斯點上的應(yīng)力或者應(yīng)變外插而來，這時候我們就需要用到ERESX這個命令了。
ERESX命令使用格式：ERESX，Key(GUI: Main>solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Integration Pt或Main Menu > Preprocessor > Loads > Load
Step Opts > Output
Ctrls > Integration Pt)
Key為外插法控制鍵，有DEFA,YES和NO三個選項，分別對應(yīng)著三種情況：
DEFA(默認(rèn)設(shè)置)：除了具有塑性、蠕變或膨脹等非線性特性的單元意外，將積分點的結(jié)果進(jìn)行外插擴展到所有單元的節(jié)點上。
YES: 將積分點的結(jié)果進(jìn)行外插擴展到所有單元的節(jié)點上，僅將線性結(jié)果數(shù)據(jù)通過外插法擴展到這些具有塑性、蠕變或膨脹非線性特性的單元上。
NO: 將積分點上的結(jié)果復(fù)制(不是外插)到所有單元的節(jié)點上。
顯然，當(dāng)我們不確定ANSYS是如何外推的，想直接查看高斯點上的應(yīng)力、應(yīng)變或其它結(jié)果的時候，我們就可以直接使用ERESX,no這個命令來查看了。
注意：對于非線性的數(shù)據(jù)ANSYS總是采用復(fù)制的方式擴展到節(jié)點上，而不是外推法,當(dāng) 然，你也可以用ERESX,yes來采用外推法；這個命令同樣可以在prep7中使用；
轉(zhuǎn)載來源于
http://blog.sina.com.cn/s/blog_934e096a0102wkyb.html
展開 ANSYS正齒輪組 - 應(yīng)力評估
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點或由于
齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
步驟 1：概述
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動力。為了保持恒定的角速度比，兩個嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動的基本定律：齒的形狀必須使得兩個齒接觸點的共同法線必須始終通過中心線上的固定點。接觸點稱為節(jié)點。
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點或由于齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
第 2 步：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“結(jié)構(gòu)鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認(rèn)材料。
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